TWI819965B - 振鈴抑制電路 - Google Patents

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Abstract

一種振鈴抑制電路,適於控制器區域網路之發射器模組,包括控制器區域網路高位準訊號驅動電路、控制器區域網路低位準訊號驅動電路、傳送CAN高位準訊號之第一操作電路、傳送CAN低位準訊號之第二操作電路與連接於第一、二操作電路間的終端元件。通過依序開啟控制器區域網路高位準訊號驅動電路中的第一、第二、第三電晶體與控制器區域網路低位準訊號驅動電路中的第四、第五、第六電晶體,可有效抑制振鈴問題。為了降低訊號的毛刺,驅動電路可進一步設置多個電晶體。本發明能有效使匯流排操作於隱性狀態並抑制其振鈴效應,從而提升最大的數據傳輸效率。

Description

振鈴抑制電路
本發明係有關於一種控制器區域網路架構,特別是一種適於控制器區域網路中發送電路端的電路架構,以通過採用該電路架構能有效地抑制現有的訊號振鈴問題及其缺失。
按,眾所周知的是,控制器區域網路(CAN,Controller Area Network)係為一種始於1990年初所建立起來的通訊規範,於1993年標準化為ISO 11898-1,並於之後,逐漸地被廣泛應用於各類汽車工業與電子電路設備中。一般來說,控制器區域網路匯流排(CAN bus)包含一串列匯流排(serial bus),並且在通訊網路中通常會連接有多個節點或通訊點,以進行高安全級別與高效的實時控制。除此之外,控制器區域網路亦能夠確保通訊網路中的除錯(debugging)與通訊優先權(priority)的決定機制,從而使其中傳輸的訊息相較於以往能夠具有較佳的可靠度(reliability)和高效性。綜觀來說,現有的控制器區域網路匯流排不僅可以廣泛應用於汽車和工業上的自動化應用,還可以廣泛及於其他類似的相關領域的應用。舉例來說,現有的控制器區域網路匯流排能夠支援高達 10 Mb/s 的快速傳輸數據速率。由此看來,能夠確信的是,已知現有的控制器區域網路不僅可在無需修改其軟體及/或硬體設備的情況下便能增加其通訊網路中具有更多的節點或通訊點,使其具有極佳的設計彈性(flexibility),同時,基於其數據的傳輸路徑亦不需要建立在某些特定的通訊點上,也同時增益了其通訊網路的操作性能,並使其能夠易於地進行優化。
然而,值得注意的是,若要現有的控制器區域網路匯流排能夠提供如此快速的數據傳輸速率,則必須建立及仰賴其通訊網路設置的正確及完整性。詳細來看,典型的控制器區域網路匯流排中通常會包括眾多個節點或通訊點,其中,每一個節點或通訊點都會與其位於終端節點處的終端電阻(terminating resistance)之間形成不同的距離。而在這些眾多個節點當中,配置為遠離該終端電阻相對較遠的節點,則很有可能在訊號傳輸的過程中引起反射,從而在匯流排上產生所謂的振鈴(ringing)效應。目前已知的是,振鈴是一種現有出現在控制器區域網路匯流排通訊期間常見的現象,尤其是當該控制器區域網路匯流排係由一顯性狀態(dominant state)的操作模式轉態為一隱性狀態(recessive state)的操作模式時發生。而通常,控制器區域網路匯流排會採用一組由CAN高位準訊號(CANH)與CAN低位準訊號(CANL)所組成的差分訊號。其中,這兩個訊號CANH和CANL係可選擇性地抑或是在CAN高位準訊號(CANH)大於CAN低位準訊號(CANL)時被驅動到所述的顯性狀態的操作模式,或者是,在CAN高位準訊號(CANH)小於或等於CAN低位準訊號(CANL)時不被驅動,而以其終端電阻下拉到所述的隱性狀態的操作模式。有鑑於此,當此匯流排的操作狀態由該顯性狀態轉態為該隱性狀態時,在訊號線與各個節點之間的阻抗失配(impedance mismatch)將會導致匯流排上的訊號產生反射,最終引起所述的訊號振鈴效應。更進一步來說,基於所產生的振鈴效應通常會大幅地影響控制器區域網路匯流排的最佳數據傳輸速率,因此,在追求更高速的控制器區域網路匯流排傳輸速率(例如 5 Mbit/秒甚至更高)的情況下,可以顯見,訊號的振鈴問題係為其發展史上的一大缺失。請參照第1圖所示,其係揭露一現有控制器區域網路匯流排中產生有訊號振鈴效應的訊號波形示意圖,如該圖示所示,其中TXD表示為該控制器區域網路匯流排中的發射資料訊號(transmit data signal),RXD表示為該控制器區域網路匯流排中的接收資料訊號(receive data signal),而Vod表示為其中的控制器區域網路匯流排差分訊號:Vod=VCANH-VCANL,其中VCANH係為CAN高位準訊號(CANH)的電壓位準、VCANL係為CAN低位準訊號(CANL)的電壓位準。從第1圖能夠明顯看出,基於在區域R1中所產生的訊號振鈴效應將使得該差分訊號Vod產生擾動,這連帶影響到接收資料訊號RXD,而使得接收資料訊號RXD產生錯誤,如區域F1中所繪製的波形所示。因此,再更進一步來看,當隨著現今控制器區域網路匯流排技術的快速發展及其資料傳送速率與通訊網路規模的不斷擴大,可想而知的是,振鈴效應會變得越來越嚴重,並且嚴重影響到整體通訊系統的性能。 有鑒於此,針對現有的振鈴效應及其缺失,採取必要的抑制和消弭勢必有其必要性。
有鑒於此,綜上所述,基於考量到上述所列之眾多問題點,極需要採納多方面的考量。故,本發明之發明人係有感於上述缺失之可改善,且依據多年來從事此方面之相關經驗,悉心觀察且研究之,並配合學理之運用,而提出一種設計新穎且有效改善上述缺失之本發明,其係揭露一種新穎且創新的振鈴抑制電路,通過此種創新的振鈴抑制電路,不僅可以解決前述先前技術所存在已久的缺失,同時,亦能實現控制器區域網路匯流排傳輸速率的最佳化,針對其中的具體電路架構及實施方式,本申請人將詳述於下。
為解決習知技術存在的問題,本發明之一目的係在於提供一種新穎且極具創新的電路架構,其係可用於抑制現有的訊號振鈴問題。本發明所提出的電路架構,係適於控制器區域網路匯流排中的發射器模組,並可有效抑制其中的振鈴缺失。
本發明之又一目的係在於揭露一種可應用於發射器模組中的振鈴抑制電路,通過設置該振鈴抑制電路於發射器模組中,其係能夠使該匯流排操作於隱性狀態,同時抑制其振鈴效應,並提升其最大的資料數據傳輸效率。
再一方面而言,在本申請案以下的段落中,本申請人更進一步地提供有多種不同的實施例和變化態樣,茲詳細地會於下述的實施方式中進行說明,並由此等技術內容驗證本發明所揭露之振鈴抑制電路的有效性。 因此,由此可以顯見,本發明係成功地解決了現有技術存在已久的諸多缺失,同時亦維持有其電路上優異的電性特徵。是以,可以進一步確信,本發明所揭露之技術方案及其技術手段不僅在產業上具有高度的競爭力,亦可進一步地廣泛應用於相關IC及半導體產業中。
鑒於以上所揭本發明之諸多發明目的,此乃大幅改良先前技術之專利或論文所無法實現及應用的層面。緣此,基於實現上述所舉之諸多發明目的,本發明係旨在提供一種創新的電路架構,其係適於抑制並消弭現有的訊號振鈴問題。
該振鈴抑制電路包括:一控制器區域網路高位準訊號(CANH)驅動電路、一控制器區域網路低位準訊號(CANL)驅動電路、一第一操作電路、一第二操作電路、以及一終端元件。其中,所述的控制器區域網路高位準訊號驅動電路包含至少一第一電晶體、至少一第二電晶體及至少一第三電晶體,其中,該至少一第一電晶體係電性耦接一電源電壓、該至少一第二電晶體及該至少一第三電晶體;該至少一第二電晶體係電性耦接該電源電壓、該至少一第一電晶體及該至少一第三電晶體;該至少一第三電晶體係電性耦接該至少一第一電晶體、該至少一第二電晶體及一接地電壓。並且,該至少一第一電晶體、該至少一第二電晶體與該至少一第三電晶體係依序地被開啟。
第一操作電路係電性耦接於該電源電壓、該接地電壓與該CANH驅動電路,該第一操作電路係產生並傳送一CAN高位準訊號(CANH)。
另一方面而言,控制器區域網路低位準訊號驅動電路係包含至少一第四電晶體、至少一第五電晶體及至少一第六電晶體,其中,該至少一第四電晶體係電性耦接該至少一第五電晶體、該至少一第六電晶體與該接地電壓;該至少一第五電晶體係電性耦接該至少一第四電晶體、該至少一第六電晶體與該接地電壓;該至少一第六電晶體係電性耦接該至少一第四電晶體、該至少一第五電晶體與該電源電壓。並且,該至少一第四電晶體、該至少一第五電晶體與該至少一第六電晶體係依序地被開啟。
第二操作電路係電性耦接於該電源電壓、該接地電壓與該CANL驅動電路,該第二操作電路係產生並傳送一CAN低位準訊號(CANL)。
終端元件係電性耦接於所述的第一操作電路與第二操作電路之間,使該終端元件之一第一端係電性耦接於該CAN高位準訊號,該終端元件之一第二端係電性耦接於該CAN低位準訊號。根據本發明之實施例,所述的終端元件,較佳地,係可為具有阻值為60歐姆的一電阻。
根據本發明之一優選實施例,其中,該CANH驅動電路之第一電晶體與第二電晶體係為P型金氧半場效電晶體,該CANH驅動電路中之第三電晶體係為N型金氧半場效電晶體。
根據本發明之一優選實施例,其中,該CANL驅動電路之第四電晶體與第五電晶體係為N型金氧半場效電晶體,該CANL驅動電路中之第六電晶體係為P型金氧半場效電晶體。
值得說明的是,本發明並不以此處所揭之實施態樣為其限制。換言之,對於本領域具備通常知識之技術人士與具有公知常識的技術人員,其係能夠在不脫離本發明的精神的情況下,對本發明所公開的技術內容進行適當的修飾或變化。惟,本發明當然不受這些實施例中所公開的某些有限配置和/或導電類型的限制。緣此,可以確立的是,該等經修飾或變化的實施態樣仍應落入本發明的保護範圍之內,並且通過本發明涵蓋該等修飾或變化的實施態樣。
更進一步來說,基於控制器區域網路匯流排共模電壓(VCANH+VCANL)的毛刺會對電磁放射造成影響,其中,VCANH是CAN高位準訊號(CANH)的電壓位準、VCANL是CAN低位準訊號(CANL)的電壓位準;因此,為了有效降低該毛刺,本發明所公開之CANH驅動電路係可選擇性地包括複數個所述的第一電晶體、複數個所述的第二電晶體、或是複數個所述的第三電晶體。藉由依序地開啟該等第一電晶體、第二電晶體、與第三電晶體,本發明可進而減少毛刺。
基於相同原理,為了有效降低可能會對電路之電磁放射造成影響的毛刺干擾,則本發明所公開之CANL驅動電路也可以選擇性地包括複數個所述的第四電晶體、複數個所述的第五電晶體、或是複數個所述的第六電晶體。並且,藉由依序地開啟該等第四電晶體、第五電晶體、與第六電晶體,本發明可更進一步地減少毛刺。
再者,針對本發明所設置之第一操作電路,其係可由相互串聯之一第一控制元件與一第二控制元件所組成。其中,所述的第一控制元件係電性耦接於電源電壓、CANH驅動電路與第二控制元件之間,所述的第二控制元件係電性耦接於該第一控制元件、接地電壓與終端元件之第一端之間。在本發明之一實施態樣中,所述的第一控制元件例如可為一高壓N型金氧半場效電晶體(HV-NMOS)。所述的第二控制元件例如可為一高壓P型金氧半場效電晶體(HV-PMOS)。
另一方面而言,本發明所公開之第二操作電路,其係可由相互串聯之一第三控制元件與一第四控制元件所組成。其中,所述的第三控制元件係電性耦接於該接地電壓、終端元件之第二端與該第四控制元件之間,所述的第四控制元件係電性耦接於該第三控制元件、該電源電壓與CANL驅動電路之間。在本發明之一實施態樣中,所述的第三控制元件例如可為一高壓P型金氧半場效電晶體(HV-PMOS)。所述的第四控制元件例如可為一高壓N型金氧半場效電晶體(HV-NMOS)。總括來說,本發明所設置第一操作電路中之第一控制元件與第二控制元件、以及第二操作電路中之第三控制元件與第四控制元件係可用以避免並防止任何不需要的電流流入電源電壓的節點。
更進一步來看,當應用本發明所揭露之振鈴抑制電路於控制器區域網路匯流排的發射器模組中時,該發射器模組更可包括一控制訊號產生器,並透過該控制訊號產生器接收一發射資料訊號,使該控制訊號產生器係可響應該發射資料訊號,從而產生至少一第一控制訊號、至少一第二控制訊號及至少一第三控制訊號。
其中,所述的至少一第一控制訊號係傳送至該至少一第一電晶體以開啟該至少一第一電晶體,所述的至少一第二控制訊號係傳送至該至少一第二電晶體以開啟該至少一第二電晶體,所述的至少一第三控制訊號係傳送至該至少一第三電晶體以開啟該至少一第三電晶體。
同樣地,當該控制訊號產生器接收所述的發射資料訊號時,該控制訊號產生器亦能夠響應該發射資料訊號,從而產生至少一第四控制訊號、至少一第五控制訊號、以及至少一第六控制訊號。根據本發明之實施例,其中,所述的至少一第四控制訊號係傳送至該至少一第四電晶體以開啟該至少一第四電晶體,所述的至少一第五控制訊號係傳送至該至少一第五電晶體以開啟該至少一第五電晶體,所述的至少一第六控制訊號係傳送至該至少一第六電晶體以開啟該至少一第六電晶體。
大抵來說,本領域具備通常知識之技術人員,能夠在不脫離本發明精神之前提下,對於本發明所揭示的技術內容進行適當的修飾或變更。 也就是說,本發明申請專利範圍理應不受本發明實施例中所公開的特定配置及/或電路佈局所限制。緣此,針對本發明其他的修飾或變化例,仍應隸屬於本發明申請專利範圍所保護,本發明係涵蓋這些修飾與變化例。
又一方面而言,當應用本發明所揭露之振鈴抑制電路於控制器區域網路中時,其中所產生的CAN高位準訊號與CAN低位準訊號亦可進一步地被傳送至該控制器區域網路中的一接收器模組,並由該接收器模組所接收,則在此情況下,本發明可成功實現使得所述的接收器模組輸出不具有位元錯誤的接收資料訊號。
綜上所述,基於本發明所揭露之技術方案,可以顯見本發明係經過確實且精密的設計,而公開了一種亟具創新與改良的振鈴抑制電路。通過採用本發明所公開的電路架構及其操作模式,本發明係可同時實現抑制傳統振鈴問題與提升控制器區域網路之最大資料傳輸速率的發明目的。更甚者,基於本發明所公開之振鈴抑制電路,係具有電路複雜度相對較低的優勢,因此,相較於現有技術不僅實附有創造性,並且亦為高度有效的。
是以,依據上述本發明所揭露之振鈴抑制電路及其所應用之控制器區域網路之發射器模組,能夠顯見,本發明實具有諸多優勢,因此,可以確信的是,本發明所公開之技術方案係為有益的,並且,與現有技術相比,亦極其俾利於改良其現有缺失。
底下,本申請人係進一步藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明,當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
以上有關於本發明的內容說明,與以下的實施方式係用以示範與解釋本發明的精神與原理,並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。請詳細參考本發明的優選實施例,其示例係在附圖圖式中示出。並且,在可能的情況下,在本發明附圖和描述中會使用相同的附圖標記來指代相同或相似的元件。應當理解的是,在附圖中,為了清楚和方便,本申請可能針對形狀和厚度進行放大,未具體示出或描述的元件可以採用本領域技術人員所公知的各種形式。一旦被本公開告知,該等替代和修改示性例對於本領域技術人員來說將是顯而易見的。
為說明本發明的技術內容和特徵,並使本領域技術人員能夠理解、製作和使用本發明,以下本申請案係通過諸多實施例舉例說明。 然而,需要注意的是,該等實施例並不用於限制本發明之發明範圍。 因此,凡是依據本發明的精神所作的均等修改或變化,均應包含在本發明的保護範圍之內。
除非另有說明,否則一些條件句或詞,例如”可以”或”可能”通常係用以試圖表達本發明的實施例”具有”,但也可以解釋為不需要的特徵、元件或者步驟。在其他的實施例中,可能可以不需要這些特徵、元件或步驟。
在本申請案之說明書實施方式中,對於”一個實施例”或”在一個實施例中”的引用,意味著結合該實施例所描述的特定特徵、結構或特性係被包括在至少一個實施例中。因此,在本申請案之說明書的各個地方出現的”一個實施例”或”在一個實施例中”不一定都指代相同的實施例。
在本申請案之實施方式和權利要求中,係會使用特定用字來指代特定的元件。本領域之技術人員應當理解的是,同一個元件可以被稱作有不同的名稱。本申請案係不針對名稱不同但功能相同的元件進行區分。 在本申請說明書和權利要求中,”包括”係以開放式方式使用,因此應解釋為”包括但不限於”。”耦合於”係旨在涵蓋任何間接或直接的連接。換言之,如果本申請中揭露一第一裝置係耦合於一第二裝置,則代表該第一裝置可以通過電性連接、無線通訊、光通訊或其他有/無的訊號連接,以直接或間接地透過其他中間設備或連接方式而連接到第二設備。
本發明係通過以下的實施例提供具體的描述,而這些實施例僅作為示性例。本領域技術人員係可輕易地在保留本發明教示思想的同時,針對裝置和方法等進行適當的修改和變化。因此,以下本發明所公開者應被解釋為僅受所附權利要求之界限的限制。在整個專利申請和權利要求中,除清楚描述的內容外,”一個”和”該”的含義係包括元件或組件的”一個或至少一個”。並且,在整個專利申請和權利要求中,除了根據上下文可以明顯排除多個之外,單數還包含對多個元件或組件的描述。在整個說明書和權利要求書中,除非內容明確規定了某些用字的含義,否則該用字”其中”的含義係包含”在…之中”,或者”在…之上”。一般而言,在本權利要求和說明書中使用的每個術語的含義均指本領域技術人員已知的通常含義,除非有另外註釋該含義。一些用於描述本發明的術語,並可藉以指導本領域人士理解本發明的用語將可被討論。本說明書中的每一個示性例皆不能用來限制本發明的保護範圍。
“基本上”、”大約”、”近似於”、和”大概”等用字,係可以指代在給定一值或範圍的20%以內的數值,較佳地,在10%以內。除此之外,本申請案所提供的數量或數字可以是近似值,如果沒有特別說明,則可以以上述用字來描述。當一個量、密度或其他參數包括一指定範圍、優選範圍或列出的理想值時,它們的值可以視為該給定範圍內的任何數字。
承如本發明之申請人於先前技術段落中所述,基於振鈴效應通常導因於控制器區域網路中所傳輸訊號進行轉態時的阻抗失配,由其通訊電壓訊號的反射所引起,而這樣的阻抗失配(impedance mismatch)通常會發生在非終端的節點與連接點,因此,有鑑於此等缺失之待改良,本發明係旨在解決現有的振鈴問題,並由此提出一種極具新穎性及進步性的振鈴抑制電路。通過採用本發明所揭露的振鈴抑制電路,並將其應用於控制器區域網路中的發射器模組,係能有效地消弭現有技術尚存的振鈴問題。
請參考第2圖所示,其係揭露本發明一實施例之振鈴抑制電路的電路示意圖,如第2圖所示,本發明所公開之振鈴抑制電路20係包含一控制器區域網路高位準訊號(CANH)驅動電路102、一第一操作電路210、一第二操作電路220、一控制器區域網路低位準訊號(CANL)驅動電路104、以及一終端元件106。
其中,根據本發明之實施例,所述的CANH驅動電路102包括有第一電晶體TX1-P、第二電晶體TX2-P、以及第三電晶體TX3-N,第一電晶體TX1-P係電性耦接於一電源電壓Vcc、第二電晶體TX2-P、第三電晶體TX3-N及第一操作電路210。第二電晶體TX2-P係電性耦接於電源電壓Vcc、第一電晶體TX1-P、第三電晶體TX3-N及第一操作電路210。第三電晶體TX3-N係電性耦接於第一電晶體TX1-P、第二電晶體TX2-P、第一操作電路210與一接地電壓GND。在所述的第一電晶體TX1-P、第二電晶體TX2-P、第三電晶體TX3-N、以及第一操作電路210之間係具有一第一連接節點N1。根據本發明之實施例,其中,該CANH驅動電路102所包含之所述的第一電晶體TX1-P與第二電晶體TX2-P係為P型金氧半場效電晶體(P-type MOSFET,PMOS),第三電晶體TX3-N係為N型金氧半場效電晶體(N-type MOSFET,NMOS)。在此實施例中,本發明是以所述的CANH驅動電路102由一個第一電晶體TX1-P、一個第二電晶體TX2-P、以及一個第三電晶體TX3-N所組成來進行本發明技術思想的解釋,不過,所述的CANH驅動電路102也可以是由一個以上的第一電晶體TX1-P、第二電晶體TX2-P、以及第三電晶體TX3-N所組成;換言之,在本發明之其他替代的實施態樣中,則所述的CANH驅動電路102也可以選擇性地包含有複數個第一電晶體TX1-P。或者是,CANH驅動電路102也可以選擇性地包含有複數個第二電晶體TX2-P。又或者,CANH驅動電路102也可以選擇性地包含有複數個第三電晶體TX3-N。針對這些可實施的變化態樣,本申請案之發明人會將於後續的段落中,提供進一步的詳細說明。在此,其係先透過第2圖所示之複雜度較低的電路架構,以進行本發明技術思想之揭露,惟,本發明可據以實施的實施例應不以此處所揭露者為其限制。
基於類似的設計概念,所述的CANL驅動電路104包括有第四電晶體TX4-N、第五電晶體TX5-N、以及第六電晶體TX6-P,其中,第四電晶體TX4-N係電性耦接於第五電晶體TX5-N、第六電晶體TX6-P、第二操作電路220以及該接地電壓GND。
第五電晶體TX5-N係電性耦接於第四電晶體TX4-N、第六電晶體TX6-P、第二操作電路220以及該接地電壓GND。第六電晶體TX6-P係電性耦接於第四電晶體TX4-N、第五電晶體TX5-N、第二操作電路220以及所述的電源電壓Vcc。在所述的第四電晶體TX4-N、第五電晶體TX5-N、第六電晶體TX6-P、以及第二操作電路220之間係具有一第二連接節點N2。
根據本發明此處所公開之實施例,其中,該CANL驅動電路104所包含之第四電晶體TX4-N與第五電晶體TX5-N係為N型金氧半場效電晶體(N-type MOSFET,NMOS),第六電晶體TX6-P係為P型金氧半場效電晶體(P-type MOSFET,PMOS)。在此實施例中,本發明是以所述的CANL驅動電路104由一個第四電晶體TX4-N、一個第五電晶體TX5-N、以及一個第六電晶體TX6-P所組成來進行本發明技術思想的解釋,不過,所述的CANL驅動電路104也可以是由一個以上的第四電晶體TX4-N、第五電晶體TX5-N、以及第六電晶體TX6-P所組成。熟習本技術領域之通常知識人士,自然可在本發明之技術啟示下,根據其實際電路之需求及規範,自行修飾及變化CANH驅動電路102中所包含之第一電晶體TX1-P、第二電晶體TX2-P、第三電晶體TX3-N;以及CANL驅動電路104所包含之第四電晶體TX4-N、第五電晶體TX5-N、第六電晶體TX6-P之電晶體數量,並基於均等之概念,這些修飾與變化例仍應隸屬於本發明權利範圍內所限制之範疇。
也就是說,在本發明之其他變化的實施態樣中,則所述的CANL驅動電路104也可以選擇性地包含有複數個第四電晶體TX4-N。或者是,CANL驅動電路104也可以選擇性地包含有複數個第五電晶體TX5-N。又或者,CANL驅動電路104也可以選擇性地包含有複數個第六電晶體TX6-P。針對這些可實施的變化態樣,本申請案之發明人同樣會將於後續的段落中,提供進一步的詳細說明。在此,其係先透過第2圖所示之複雜度較低的電路架構,以進行本發明技術思想之揭露,惟,本發明可據以實施的實施例亦不以此處所揭露者為其限制。
另一方面而言,針對所述的第一操作電路210,其係電性耦接於所述的電源電壓Vcc、接地電壓GND、該CANH驅動電路102、以及終端元件106之一第一端。第一操作電路210係於終端元件106之該第一端輸出一CAN高位準訊號CANH。根據本發明之實施例,第一操作電路210係包括一第一控制元件HV_MN1與一第二控制元件HV_MP2。該第一控制元件HV_MN1與該第二控制元件HV_MP2係相互串聯。並且,該第一控制元件HV_MN1係電性耦接於所述的電源電壓Vcc、CANH驅動電路102與該第二控制元件HV_MP2之間。該第二控制元件HV_MP2係電性耦接於所述的第一控制元件HV_MN1、接地電壓GND與該終端元件106之該第一端之間。根據本發明之實施例,其中,所述的第一控制元件HV_MN1係為一高壓N型金氧半場效電晶體(HV-NMOS)。而所述的第二控制元件HV_MP2係為一高壓P型金氧半場效電晶體(HV-PMOS)。如第2圖所示,一第一寄生二極體D1係表示為該第一控制元件HV_MN1之寄生內接二極體(parasitic body diode),同樣地,一第二寄生二極體D2係表示為該第二控制元件HV_MP2之寄生內接二極體(parasitic body diode),基本上,所述的第一控制元件HV_MN1與第二控制元件HV_MP2主要係作為二極體之用途,以防止無預期的電流從CAN高位準訊號CANH流至電源電壓Vcc與接地電壓GND,詳細來看,若沒有設置所述的第一控制元件HV_MN1,那麼,當該終端元件106之第一端的CAN高位準訊號CANH的電壓位準超過電源電壓Vcc時,則藉由第一電晶體TX1-P與第二電晶體TX2-P的寄生內接二極體,將會產生有無預期的電流從CAN高位準訊號CANH流至電源電壓Vcc。另一方面而言,若沒有設置所述的第二控制元件HV_MP2,那麼,當該終端元件106之第一端的CAN高位準訊號CANH的電壓位準低於接地電壓GND時,則藉由第三電晶體TX3-N的寄生內接二極體,也將會產生有無預期的電流從CAN高位準訊號CANH流至接地電壓GND。又更進一步來看,當本發明所揭露的振鈴抑制電路係應用於一發射器模組(transmitter (TX) module)中的時候,則這些第一控制元件HV_MN1與第二控制元件HV_MP2亦可用於阻斷在控制器區域網路匯流排(CAN bus)中所產生有可能對發射器模組形成損傷的那些共模電壓訊號(common mode voltage)。
另一方面而言,針對所述的第二操作電路220,其係電性耦接於電源電壓Vcc、接地電壓GND、該CANL驅動電路104、以及終端元件106之一第二端。第二操作電路220係於終端元件106之該第二端輸出一CAN低位準訊號CANL。根據本發明之實施例,所述的第二操作電路220係包括一第三控制元件HV_MP3與一第四控制元件HV_MN4。該第三控制元件HV_MP3與該第四控制元件HV_MN4係相互串聯。
其中,第三控制元件HV_MP3係電性耦接於該接地電壓GND、該終端元件106之第二端與該第四控制元件HV_MN4之間,該第四控制元件HV_MN4係電性耦接於所述的第三控制元件HV_MP3、電源電壓Vcc與該CANL驅動電路104之間。根據本發明之實施例,其中,所述的第三控制元件HV_MP3係為一高壓P型金氧半場效電晶體(HV-PMOS),而所述的第四控制元件HV_MN4係為一高壓N型金氧半場效電晶體(HV-NMOS)。如第2圖所示,一第三寄生二極體D3係表示為該第三控制元件HV_MP3之寄生內接二極體(parasitic body diode),同樣地,一第四寄生二極體D4係表示為該第四控制元件HV_MN4之寄生內接二極體(parasitic body diode),基本上,所述的第三控制元件HV_MP3與第四控制元件HV_MN4主要係作為二極體之用途,以防止無預期的電流從CAN低位準訊號CANL流至電源電壓Vcc與接地電壓GND,詳細來看,若沒有設置所述的第三控制元件HV_MP3,那麼,當該終端元件106之第二端的CAN低位準訊號CANL的電壓位準低於接地電壓GND時,則藉由第四電晶體TX4-N與第五電晶體TX5-N的寄生內接二極體,將會產生有無預期的電流從接地電壓GND流至CAN低位準訊號CANL。另一方面而言,若沒有設置所述的第四控制元件HV_MN4,那麼,當該終端元件106之第二端的CAN低位準訊號CANL的電壓位準超過電源電壓Vcc時,則藉由第六電晶體TX6-P的寄生內接二極體,也將會產生有無預期的電流從CAN低位準訊號CANL流至電源電壓Vcc。又更進一步來看,當本發明所揭露的振鈴抑制電路係應用於一發射器(TX)模組中的時候,則這些第三控制元件HV_MP3與第四控制元件HV_MN4亦可用於阻斷在控制器區域網路匯流排中所產生有可能對發射器模組形成損傷的共模電壓訊號。
終端元件106係電性耦接於所述的第一操作電路210與第二操作電路220之間。更具體地來看,終端元件106係電性耦接於第一操作電路210的第二控制元件HV_MP2與第二操作電路220的第三控制元件HV_MP3之間。通過此電路設置,使終端元件106之一第一端係電性耦接於所述的CAN高位準訊號CANH,並使該CAN高位準訊號CANH由該終端元件106之第一端所輸出;同樣地,該終端元件106之一第二端係電性耦接於所述的CAN低位準訊號CANL,並使該CAN低位準訊號CANL由該終端元件106之第二端所輸出。根據本發明之實施例,所設置之終端元件106係為具有阻值為60歐姆的一電阻。
然而,值得注意的是,本發明係不限於上述所揭露之電路示意圖,有關於本申請案之其他可實施的變化態樣,本發明之申請人稍後將於本發明申請的以下段落中一併提供與公開一些可替代的變形與其替代之實施例。
接下來,請一併參照本發明附圖第3圖所示,其係為根據本發明所公開實施例之振鈴抑制電路應用於一控制器區域網路之發射器模組時之電路示意圖。請同時對照第2圖與第3圖所示,如本發明承前所揭露的振鈴抑制電路20,其係應用於控制器區域網路之一發射器模組302中。如第3圖所示,此發射器模組302係包括一控制訊號產生器300,並且,該控制訊號產生器300係接收一發射資料訊號(transmit data signal)TXD,通過此電路設置,在控制訊號產生器300接收到所述的發射資料訊號TXD後,控制訊號產生器300係可響應該發射資料訊號TXD以產生並輸出至少一第一控制訊號G1、至少一第二控制訊號G2、以及至少一第三控制訊號G3。根據本發明之實施例,由該等附圖能夠看出,其中,所述的第一控制訊號G1係傳送至CANH驅動電路102之第一電晶體TX1-P以開啟該第一電晶體TX1-P,所述的第二控制訊號G2係傳送至CANH驅動電路102之第二電晶體TX2-P以開啟該第二電晶體TX2-P,所述的第三控制訊號G3係傳送至CANH驅動電路102之第三電晶體TX3-N以開啟該第三電晶體TX3-N。
如前所述,本發明所公開之CANH驅動電路102,在其他的變化實施例中,亦可選擇性地包含有複數個第一電晶體TX1-P、複數個第二電晶體TX2-P、或者是複數個第三電晶體TX3-N。則在此情況下,控制訊號產生器300係可產生並輸出複數個第一控制訊號G1,並透過該等第一控制訊號G1傳送至該些第一電晶體TX1-P以開啟該些第一電晶體TX1-P。同樣地,控制訊號產生器300亦可產生並輸出複數個第二控制訊號G2,並透過該等第二控制訊號G2傳送至該些第二電晶體TX2-P以開啟該些第二電晶體TX2-P。或者是,控制訊號產生器300亦可產生並輸出複數個第三控制訊號G3,並透過該等第三控制訊號G3傳送至該些第三電晶體TX3-N以開啟該些第三電晶體TX3-N。其中,每一個各別的第一控制訊號G1、第二控制訊號G2、第三控制訊號G3係用以分別開啟並控制第一電晶體TX1-P、第二電晶體TX2-P、第三電晶體TX3-N的開關狀態。
以下,請接著參閱第4圖所示,其係為根據本發明第3圖所公開實施例將所述的振鈴抑制電路應用於控制器區域網路之發射器模組時,針對其CANH驅動電路端之多個訊號,包含:發射資料訊號TXD、第一控制訊號G1、第二控制訊號G2、第三控制訊號G3、CAN高位準訊號CANH、CAN低位準訊號CANL以及其中的控制器區域網路匯流排(CAN bus)差分訊號Vod之訊號波形示意圖。如第4圖所示,所示的第一控制訊號G1是用來控制並開啟第一電晶體TX1-P,該第一控制訊號G1係同步於所示的發射資料訊號TXD。第一控制訊號G1係被傳送至第一電晶體TX1-P的閘極端。所示的第二控制訊號G2是用來控制並開啟第二電晶體TX2-P,所示的第三控制訊號G3是用來控制並開啟第三電晶體TX3-N,該第二控制訊號G2與第三控制訊號G3係響應於所述的發射資料訊號TXD產生。第二控制訊號G2係被傳送至第二電晶體TX2-P的閘極端。第三控制訊號G3係被傳送至第三電晶體TX3-N的閘極端。由附圖第4圖的第一控制訊號G1、第二控制訊號G2、第三控制訊號G3之波形來看,可以明顯看出,本發明所設置CANH驅動電路102中之第一電晶體TX1-P、第二電晶體TX2-P與第三電晶體TX3-N是依序地被開啟。
CAN高位準訊號CANH與CAN低位準訊號CANL係各自產生於終端元件106之第一端與第二端。根據本發明之實施例,所示的CAN匯流排差分訊號Vod是該CAN高位準訊號CANH與CAN低位準訊號CANL間的差分訊號:Vod=CANH-CANL,在第4圖所示之波形示意圖中,其中CAN高位準訊號CANH係以實線表示之,而CAN低位準訊號CANL係以虛線表示之。
如圖所示,在t=t1時,所示的發射資料訊號TXD係針對發射器模組傳送一顯性訊號(dominant signal),此時,第一控制訊號G1與第二控制訊號G2係各自開啟第一電晶體TX1-P與第二電晶體TX2-P,並使得對應的第一電晶體TX1-P與第二電晶體TX2-P形成導通。在此情況之下,CAN匯流排差分訊號Vod(CANH-CANL)係被拉高到一高電壓位準,例如:2伏特。此時,如第4圖所示,該CAN匯流排差分訊號Vod係進入並操作於一顯性狀態(dominant state),標示如區間”D”所示。
接著,在t=t2時,所示的發射資料訊號TXD係針對發射器模組傳送一隱性訊號(recessive signal),此時,第一控制訊號G1係開始關閉所述的第一電晶體TX1-P,而第二電晶體TX2-P仍然形成導通。與此同時,第三控制訊號G3係開始打開第三電晶體TX3-N,並使得第三電晶體TX3-N形成導通。在此情況之下,該第三電晶體TX3-N便能開始將第二電晶體TX2-P的電流泵出,此時,該控制器區域網路匯流排係進入並操作於一隱性狀態(recessive state),標示如區間”R”所示。
之後,在t2<t<t3時(標示如第4圖之區間”Tactrec”),此操作區間係定義為”主動式隱性狀態” (active recessive state)。基本上,在此主動式隱性狀態Tactrec時,所有的第二電晶體TX2-P的電流會完全地流至第三電晶體TX3-N,並使得沒有電流流入控制器區域網路匯流排。因此,有鑑於此電路操作機制,本發明便可成功地控制該CAN匯流排差分訊號Vod被降低至零;在這之後,如t=t3之後所示,第二控制訊號G2與第三控制訊號G3便緩慢地將其所各自對應的第二電晶體TX2-P與第三電晶體TX3-N關閉。
更進一步來看,具體而言,由於第一連接節點N1的電壓,其係由所述的第二電晶體TX2-P與第三電晶體TX3-N主動偏壓(actively biased),並且,控制器區域網路匯流排的輸入電阻(Ri)也通過由第二電晶體TX2-P與第三電晶體TX3-N所決定,同時,無論是在當該控制器區域網路匯流排是從前述的顯性狀態“D”轉態(transit)至隱性狀態“R”,或是操作於該主動式隱性狀態時,其控制器區域網路匯流排的輸入電阻皆可成功地被控制在低阻抗狀態(low impedance state),由該等結果可以明顯觀之,本發明係透過所公開之電路架構,成功地解決並消弭現有的訊號振鈴缺失。
又更進一步而言,基於CAN高位準訊號CANH與CAN低位準訊號CANL的突波(glitch,亦可稱作為毛刺),或稱作短時脈衝波形干擾,可能會直接地對電路的電磁放射(electromagnetic emission,EME)造成影響,為了減少並降低該突波的干擾,本發明所公開之CANH驅動電路102係可包括一個或一個以上的該第一電晶體TX1-P、一個或一個以上的該第二電晶體TX2-P、或是一個或一個以上的該第三電晶體TX3-N。藉由依序地開啟該至少一個第一電晶體TX1-P、該至少一個第二電晶體TX2-P、與該至少一個第三電晶體TX3-N,本發明係可有效地降低該CAN高位準訊號CANH與該CAN低位準訊號CANL之突波,並從而維持良好的電磁放射效能。
又另一方面而言,如第3圖所示,當所示的控制訊號產生器300係接收該發射資料訊號TXD,並在控制訊號產生器300接收到所述的發射資料訊號TXD後,該控制訊號產生器300亦可響應於該發射資料訊號TXD以產生並輸出至少一第四控制訊號G4、至少一第五控制訊號G5、以及至少一第六控制訊號G6。根據本發明之實施例,由該等附圖能夠看出,其中,所述的第四控制訊號G4係傳送至CANL驅動電路104之第四電晶體TX4-N以開啟該第四電晶體TX4-N,所述的第五控制訊號G5係傳送至CANL驅動電路104之第五電晶體TX5-N以開啟該第五電晶體TX5-N,所述的第六控制訊號G6係傳送至CANL驅動電路104之第六電晶體TX6-P以開啟該第六電晶體TX6-P。
基於相同原理,承前所述,在本發明其他的變化實施例中,本發明所公開之CANL驅動電路104,亦可選擇性地包含有複數個第四電晶體TX4-N、複數個第五電晶體TX5-N、或者是複數個第六電晶體TX6-P。則在此等變化的實施例中,控制訊號產生器300係可產生並輸出複數個第四控制訊號G4,並透過該等第四控制訊號G4傳送至該些第四電晶體TX4-N以開啟該些第四電晶體TX4-N。同樣地,控制訊號產生器300亦可產生並輸出複數個第五控制訊號G5,並透過該等第五控制訊號G5傳送至該些第五電晶體TX5-N以開啟該些第五電晶體TX5-N。或者是,控制訊號產生器300亦可產生並輸出複數個第六控制訊號G6,並透過該等第六控制訊號G6傳送至該些第六電晶體TX6-P以開啟該些第六電晶體TX6-P。其中,每一個個別的第四控制訊號G4、第五控制訊號G5、第六控制訊號G6係用以分別開啟並控制第四電晶體TX4-N、第五電晶體TX5-N、第六電晶體TX6-P的開關狀態。
以下,請接著參閱第5圖所示,其係為根據本發明第3圖所公開實施例將所述的振鈴抑制電路應用於控制器區域網路之發射器模組時,針對其CANL驅動電路端之多個訊號,包含:發射資料訊號TXD、第四控制訊號G4、第五控制訊號G5、第六控制訊號G6、該CAN高位準訊號CANH、該CAN低位準訊號CANL以及其中的控制器區域網路匯流排(CAN bus)差分訊號Vod之訊號波形示意圖。如第5圖所示,所示的第四控制訊號G4是用來控制並開啟第四電晶體TX4-N,並且,該第四控制訊號G4係響應於所述的發射資料訊號TXD產生。第四控制訊號G4係被傳送至第四電晶體TX4-N的閘極端。所示的第五控制訊號G5是用來控制並開啟第五電晶體TX5-N,並且,該第五控制訊號G5係響應於所述的發射資料訊號TXD產生。第五控制訊號G5係被傳送至第五電晶體TX5-N的閘極端。所示的第六控制訊號G6是用來控制並開啟第六電晶體TX6-P,並且,該第六控制訊號G6係響應於所述的發射資料訊號TXD產生。第六控制訊號G6係被傳送至第六電晶體TX6-P的閘極端。由附圖第5圖的第四控制訊號G4、第五控制訊號G5、第六控制訊號G6之波形來看,可以明顯看出,本發明所設置CANL驅動電路104中之第四電晶體TX4-N、第五電晶體TX5-N與第六電晶體TX6-P是依序地被開啟。
同時,基於所示的CAN高位準訊號CANH與CAN低位準訊號CANL係各自產生於終端元件106之第一端與第二端,根據本發明之實施例,所示的CAN匯流排差分訊號Vod是該CAN高位準訊號CANH與CAN低位準訊號CANL間的差分訊號:Vod=CANH-CANL,如第5圖所示之波形示意圖中,其中該CAN高位準訊號CANH係通過以實線表示之,而該CAN低位準訊號CANL則通過以虛線表示之。
如第5圖所示之波形示意圖來看,在t=t1時,所示的發射資料訊號TXD係針對發射器模組傳送一顯性訊號,此時,第四控制訊號G4與第五控制訊號G5係各自開啟第四電晶體TX4-N與第五電晶體TX5-N,並使得對應的第四電晶體TX4-N與第五電晶體TX5-N形成導通。在此情況之下,CAN匯流排差分訊號Vod(CANH-CANL)係被拉高到一高電壓位準,例如:2伏特。此時,如第5圖所示,該CAN匯流排差分訊號Vod係進入並操作於一顯性狀態,標示如區間”D”所示。
隨後,在t=t2時,所示的發射資料訊號TXD係針對發射器模組傳送一隱性訊號,此時,第四控制訊號G4係開始關閉所述的第四電晶體TX4-N,而第五電晶體TX5-N仍然形成導通。與此同時,第六控制訊號G6係開始打開第六電晶體TX6-P,並使得第六電晶體TX6-P形成導通。在此情況之下,該第六電晶體TX6-P便能開始將第五電晶體TX5-N的電流泵出,此時,該控制器區域網路匯流排係進入並操作於一隱性狀態,標示如區間”R”所示。
之後,在t2<t<t3時(標示如第5圖之區間”Tactrec”),此操作區間係定義為”主動式隱性狀態” (active recessive state)。基本上,在此主動式隱性狀態Tactrec時,所有的第五電晶體TX5-N的電流會完全地流至第六電晶體TX6-P,並使得沒有電流流入控制器區域網路匯流排。因此,有鑑於此電路操作機制,本發明便可成功地控制該CAN匯流排差分訊號Vod被降低至零;在這之後,如t=t3之後所示,第五控制訊號G5與第六控制訊號G6便緩慢地將其所各自對應的第五電晶體TX5-N與第六電晶體TX6-P關閉。
又更進一步來看,具體而言,由於第二連接節點N2的電壓,其係由所述的第五電晶體TX5-N與第六電晶體TX6-P主動偏壓,並且,控制器區域網路匯流排的輸入電阻也是通過由該第五電晶體TX5-N與第六電晶體TX6-P所決定,同時,無論是在當該控制器區域網路匯流排是從前述的顯性狀態“D”轉態至隱性狀態“R”,或是操作於該主動式隱性狀態時,其控制器區域網路匯流排的輸入電阻皆可成功地被控制在低阻抗狀態,由該等結果可以明顯觀之,本發明係透過所公開之電路架構,成功地解決並消弭現有的訊號振鈴缺失。
又再一方面而言,基於已知的CAN高位準訊號CANH與CAN低位準訊號CANL的突波(毛刺,短時脈衝波形干擾),可能會直接地對電路的電磁放射(EME)造成影響,為了減少並且降低該突波的干擾,本發明所公開之CANL驅動電路104也可以選擇性地包括一個或一個以上的該第四電晶體TX4-N、一個或一個以上的該第五電晶體TX5-N、或是一個或一個以上的該第六電晶體TX6-P。並且,藉由依序地開啟該至少一個第四電晶體TX4-N、該至少一個第五電晶體TX5-N、與該至少一個第六電晶體TX6-P,本發明係可有效地降低該CAN高位準訊號CANH與該CAN低位準訊號CANL之突波,並從而維持良好的電磁放射效能。
在以下的段落中,本申請之發明人係更進一步地提供第6圖及第7圖,其係公開當應用本發明所揭露之振鈴抑制電路於控制器區域網路之發射器模組,並操作在不同相位模式下之位準示意圖。首先,請參照第6圖所示,其係為根據本發明第3圖所公開實施例將所述的振鈴抑制電路應用於控制器區域網路之發射器模組時,針對其CANH驅動電路端之多個訊號,包含:發射資料訊號TXD、第一控制訊號G1、第二控制訊號G2、第三控制訊號G3、CAN高位準訊號CANH、CAN低位準訊號CANL以及其中的CAN 匯流排差分訊號Vod之訊號波形示意圖。承前所述,所示的第一控制訊號G1係傳送至第一電晶體TX1-P的閘極端,並用以開啟並控制第一電晶體TX1-P的開關狀態。所示的第二控制訊號G2係傳送至第二電晶體TX2-P的閘極端,並用以開啟並控制第二電晶體TX2-P的開關狀態。所示的第三控制訊號G3係傳送至第三電晶體TX3-N的閘極端,並用以開啟並控制第三電晶體TX3-N的開關狀態。
另一方面而言,第7圖則係揭露根據本發明第3圖所公開實施例將所述的振鈴抑制電路應用於控制器區域網路之發射器模組時,當操作在不同相位模式下針對其CANL驅動電路端之多個訊號的波形示意圖。其中,所示的第四控制訊號G4係傳送至第四電晶體TX4-N的閘極端,並用以開啟並控制第四電晶體TX4-N的開關狀態。所示的第五控制訊號G5係傳送至第五電晶體TX5-N的閘極端,並用以開啟並控制第五電晶體TX5-N的開關狀態。所示的第六控制訊號G6係傳送至第六電晶體TX6-P的閘極端,並用以開啟並控制第六電晶體TX6-P的開關狀態。
基於所示的CAN高位準訊號CANH與CAN低位準訊號CANL係各自產生於終端元件106之第一端與第二端,在本發明之實施例中,則所示的CAN匯流排差分訊號Vod是該CAN高位準訊號CANH與CAN低位準訊號CANL間的差分訊號:Vod=CANH-CANL,在第6圖與第7圖所示之波形示意圖中,其中,係以實線表示該CAN高位準訊號CANH,而該CAN低位準訊號CANL則係以虛線表示之。
詳細來說,首先,由發射資料訊號TXD的波形來看,在t=t4之前,發射器僅傳輸所謂的CAN-FD訊號,其中,已知該CAN-FD訊號(Controller Area Network Flexible Data-Rate)是一種基於ISO 11898-1中規定的原始 CAN匯流排協定的延伸。隨後,在t=t4之後,該發射器係開始操作於一Fast-TX模式,在此Fast-TX模式下,允許能夠以超過10Mbps的傳輸速率傳輸更多的有效載荷(CAN-XL)。已知,CAN-XL(Controller Area Network Extra Long)係為現有第三代的一種CAN數據鏈,其係支援三種所有的協定(protocol)類型,包括:基本的CAN模式、CAN-FD模式、以及CAN-XL 模式。其中,該CAN-XL模式係根本於ISO 11898-1:2015中所規範的規格。 並且,自2018年12月CiA SIG(Special Interest Group)以來,其係以所述的CAN-XL擬定CAN-XL協定特徵。
之後,在t4<t<t5的區間時,該發射資料訊號TXD係操作於邏輯0,且發射器係進入所述的第一相位位準(level 1 phase)L1,由此取代CAN-FD模式下的顯性狀態(dominant state)。根據本發明之實施例,當操作在此第一相位位準L1的區間中,第一電晶體TX1-P、第三電晶體TX3-N、第四電晶體TX4-N、第六電晶體TX6-P係為關閉狀態,而第二電晶體TX2-P與第五電晶體TX5-N係為開啟狀態,此時,係產生較小的CAN匯流排差分訊號Vod。如本發明所屬技術領域中眾所周知的,在Fast-TX模式下,當產生這樣較小的CAN匯流排差分訊號Vod,該CAN匯流排差分訊號Vod係小於SIC模式下的一般Vod的值,其中,該SIC模式亦為CAN-XL中的其中一種操作模式。
隨後,在t5<t<t6的區間時,該發射資料訊號TXD係轉態為邏輯1,且發射器係進入所示的第零相位位準(level 0 phase)L0,由此取代CAN-FD模式下的隱性狀態(dominant state)。根據本發明之實施例,當操作在此第零相位位準L0的區間中,第一電晶體TX1-P、第二電晶體TX2-P、第四電晶體TX4-N與第五電晶體TX5-N係為關閉狀態,而第三電晶體TX3-N以及第六電晶體TX6-P係為開啟狀態。由此可以看出,在此第零相位位準L0的操作區間所產生的CAN匯流排差分訊號Vod,會與在前述第一相位位準L1的操作區間所產生的CAN匯流排差分訊號Vod具有相反的極性(polarity)。
除此之外,如本發明附圖第6圖及第7圖所示,可以看出,當該驅動器電路無論是操作在所述的第一相位位準L1或者是第零相位位準L0的時候,該驅動器電路皆係於開啟狀態。也就是說,在該第一相位位準L1與第零相位位準L0之間,將不會產生有所謂的轉態區間(transition period)。換言之,在本發明所教示的技術方案下,該驅動器電路的阻抗是可以被設計並控制在極低的數值,並從而減少了習知因阻抗失配而產生的振鈴問題。有鑑於此,可以顯見,本發明對於抑制並消弭傳統的訊號振鈴問題,是相當有效且成功的。
綜上所述,隨著近年來控制器區域網路匯流排傳輸速率的大幅提升,傳統的振鈴問題也愈趨嚴重,當控制器區域網路匯流排收發器從所述的“顯性狀態”轉態為“隱性狀態”時,來自訊號線上反射可能會加重收發器的振鈴問題, 因此,當該振鈴的強度足夠高的情況下,可能會導致收發器將該振鈴誤解為一顯性位元(dominant bit),從而在訊號的傳輸過程中產生所謂的位元錯誤(或稱誤碼,bit error)。本發明係旨在解決這些缺失,並藉由通過採用本發明所揭露的技術手段,能夠確信,本發明係可以藉由所公開的電路架構,成功地抑制並避免控制器區域網路匯流排上的振鈴現象。
接著,續請參閱第8圖所示,其係公開應用本發明之控制器區域網路中更具有一接收器模組,以產生一接收資料訊號(RXD)之示意圖。如該圖示所陳,當應用本發明所揭露之電路以有效抑制振鈴效應時,所述的CAN高位準訊號CANH與該CAN低位準訊號CANL係可進一步地被傳送至該控制器區域網路中之一接收器模組306,並由該接收器模組306所接收。那麼,在此情況下,通過採用本發明所揭露之技術方案,該接收器模組306係可成功地產生並輸出不具有位元錯誤的該接收資料訊號RXD。
鑒於上述,根據本發明申請人如前所述並提供之本發明的技術方案,可以顯見,本發明所揭露的振鈴抑制電路顯然是有效的。同時,通過採用本發明,亦能夠實現控制器局域網路中最佳的資料傳輸速率。足以可見,本發明相較於現有技術,不僅實附有專利要件之新穎性與創造性,而且亦能夠俾利於解決和避免傳統的振鈴缺失。
緣此,鑒於以上,與現有技術相較之下,可以顯而易見的是通過本發明所公開之實施例及其電路架構,其係可有效地解決現有技術中尚存之諸多缺失,並且呈現更有效率的電路性能。並且,基於本發明所揭露之技術方案,不僅可應用於一般常見的電子元件中,同時更可廣泛應用於半導體產業、積體電路產業、或電力電子等各類電子電路元件中。顯見本申請人在此案所請求之技術方案的確具有極佳之產業利用性及競爭力。同時,本申請人也通過各項實驗數據及經驗數據等等,驗證本發明所揭露之技術特徵、方法手段與達成之功效係顯著地不同於現行方案,實非為熟悉該項技術者能輕易完成者,而應具有專利要件。
故綜上所述,根據本發明所教示之技術方案,本領域具通常知識者其係可在不脫離本發明精神與發明意旨之前提下,根據其實際電路之規格及需求進行修飾或變化,惟在本發明均等變化之情況下,仍應隸屬於本發明之發明範疇。換言之,本發明當不以上揭之數個示性例為限。
以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點,其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施,當不能以之限定本發明之專利範圍,即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾,仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。
TXD:發射資料訊號 RXD:接收資料訊號 Vod:控制器區域網路匯流排差分訊號 R1:區域 F1:區域 Vcc:電源電壓 GND:接地電壓 N1:第一連接節點 N2:第二連接節點 G1:第一控制訊號 G2:第二控制訊號 G3:第三控制訊號 G4:第四控制訊號 G5:第五控制訊號 G6:第六控制訊號 TX1-P:第一電晶體 TX2-P:第二電晶體 TX3-N:第三電晶體 TX4-N:第四電晶體 TX5-N:第五電晶體 TX6-P:第六電晶體 D1:第一寄生二極體 D2:第二寄生二極體 D3:第三寄生二極體 D4:第四寄生二極體 HV_MN1:第一控制元件 HV_MP2:第二控制元件 HV_MP3:第三控制元件 HV_MN4:第四控制元件 CANH:CAN高位準訊號 CANL:CAN低位準訊號 Tactrec:主動式隱性狀態 D:區間 R:區間 L0:第零相位位準 L1:第一相位位準 20:振鈴抑制電路 102:控制器區域網路高位準訊號驅動電路 104:控制器區域網路低位準訊號驅動電路 106:終端元件 210:第一操作電路 220:第二操作電路 300:控制訊號產生器 302:發射器模組 306:接收器模組
第1圖係為先前技術中現有控制器區域網路匯流排中產生有訊號振鈴效應的訊號波形示意圖。 第2圖係揭露本發明一實施例之振鈴抑制電路的電路示意圖。 第3圖係為根據本發明所公開實施例之振鈴抑制電路應用於一控制器區域網路之發射器模組時之電路示意圖。 第4圖係為根據本發明第3圖實施例將所述的振鈴抑制電路應用於控制器區域網路之發射器模組時,針對其CANH驅動電路端之多個訊號之訊號波形示意圖。 第5圖係為根據本發明第3圖實施例將所述的振鈴抑制電路應用於控制器區域網路之發射器模組時,針對其CANL驅動電路端之多個訊號之訊號波形示意圖。 第6圖係為根據本發明第3圖實施例將所述的振鈴抑制電路應用於控制器區域網路之發射器模組時,針對其CANH驅動電路端之多個訊號當操作於其他相位模式時之訊號波形示意圖。 第7圖係為根據本發明第3圖實施例將所述的振鈴抑制電路應用於控制器區域網路之發射器模組時,針對其CANL驅動電路端之多個訊號當操作於其他相位模式時之訊號波形示意圖。 第8圖係公開應用本發明之控制器區域網路中更具有一接收器模組,以產生一接收資料訊號之示意圖。
TXD:發射資料訊號
RXD:接收資料訊號
Vcc:電源電壓
GND:接地電壓
N1:第一連接節點
N2:第二連接節點
G1:第一控制訊號
G2:第二控制訊號
G3:第三控制訊號
G4:第四控制訊號
G5:第五控制訊號
G6:第六控制訊號
TX1-P:第一電晶體
TX2-P:第二電晶體
TX3-N:第三電晶體
TX4-N:第四電晶體
TX5-N:第五電晶體
TX6-P:第六電晶體
D1:第一寄生二極體
D2:第二寄生二極體
D3:第三寄生二極體
D4:第四寄生二極體
HV_MN1:第一控制元件
HV_MP2:第二控制元件
HV_MP3:第三控制元件
HV_MN4:第四控制元件
CANH:CAN高位準訊號
CANL:CAN低位準訊號
300:控制訊號產生器
306:接收器模組

Claims (19)

  1. 一種振鈴抑制電路,適於一控制器區域網路之一發射器模組,該振鈴抑制電路包括: 一控制器區域網路高位準訊號(CANH)驅動電路,包含至少一第一電晶體、至少一第二電晶體及至少一第三電晶體,其中,該至少一第一電晶體係電性耦接一電源電壓、該至少一第二電晶體及該至少一第三電晶體,該至少一第二電晶體係電性耦接該電源電壓、該至少一第一電晶體及該至少一第三電晶體,該至少一第三電晶體係電性耦接該至少一第一電晶體、該至少一第二電晶體及一接地電壓,並且,該至少一第一電晶體、該至少一第二電晶體與該至少一第三電晶體係依序地被開啟; 一第一操作電路,電性耦接於該電源電壓、該接地電壓與該CANH驅動電路,該第一操作電路係傳送一CAN高位準訊號; 一控制器區域網路低位準訊號(CANL)驅動電路,包含至少一第四電晶體、至少一第五電晶體及至少一第六電晶體,其中,該至少一第四電晶體係電性耦接該至少一第五電晶體、該至少一第六電晶體與該接地電壓,該至少一第五電晶體係電性耦接該至少一第四電晶體、該至少一第六電晶體與該接地電壓,該至少一第六電晶體係電性耦接該至少一第四電晶體、該至少一第五電晶體與該電源電壓,並且,該至少一第四電晶體、該至少一第五電晶體與該至少一第六電晶體係依序地被開啟; 一第二操作電路,電性耦接於該電源電壓、該接地電壓與該CANL驅動電路,該第二操作電路係傳送一CAN低位準訊號;以及 一終端元件,其係電性耦接於該第一操作電路與該第二操作電路之間,使該終端元件之一第一端係電性耦接於該CAN高位準訊號,該終端元件之一第二端係電性耦接於該CAN低位準訊號。
  2. 如請求項1所述之振鈴抑制電路,其中, 該CANH驅動電路之該至少一第一電晶體與該至少一第二電晶體係為P型金氧半場效電晶體,該CANH驅動電路之該至少一第三電晶體係為N型金氧半場效電晶體。
  3. 如請求項1所述之振鈴抑制電路,其中, 該CANL驅動電路之該至少一第四電晶體與該至少一第五電晶體係為N型金氧半場效電晶體,該CANL驅動電路之該至少一第六電晶體係為P型金氧半場效電晶體。
  4. 如請求項1所述之振鈴抑制電路,其中, 該CANH驅動電路係包括複數個該至少一第一電晶體,且該些第一電晶體係依序地被開啟,從而降低該CAN高位準訊號與該CAN低位準訊號之突波。
  5. 如請求項1所述之振鈴抑制電路,其中, 該CANH驅動電路係包括複數個該至少一第二電晶體,且該些第二電晶體係依序地被開啟,從而降低該CAN高位準訊號與該CAN低位準訊號之突波。
  6. 如請求項1所述之振鈴抑制電路,其中, 該CANH驅動電路係包括複數個該至少一第三電晶體,且該些第三電晶體係依序地被開啟,從而降低該CAN高位準訊號與該CAN低位準訊號之突波。
  7. 如請求項1所述之振鈴抑制電路,其中, 該第一操作電路係包括相互串聯之一第一控制元件與一第二控制元件,該第一控制元件係電性耦接於該電源電壓、該CANH驅動電路與該第二控制元件之間,該第二控制元件係電性耦接於該第一控制元件、該接地電壓與該終端元件之該第一端之間。
  8. 如請求項7所述之振鈴抑制電路,其中,該第一控制元件係為一高壓N型金氧半場效電晶體(HV-NMOS)。
  9. 如請求項7所述之振鈴抑制電路,其中,該第二控制元件係為一高壓P型金氧半場效電晶體(HV-PMOS)。
  10. 如請求項1所述之振鈴抑制電路,其中, 該第二操作電路係包括相互串聯之一第三控制元件與一第四控制元件,該第三控制元件係電性耦接於該接地電壓、該終端元件之該第二端與該第四控制元件之間,該第四控制元件係電性耦接於該第三控制元件、該電源電壓與該CANL驅動電路之間。
  11. 如請求項10所述之振鈴抑制電路,其中,該第三控制元件係為一高壓P型金氧半場效電晶體(HV-PMOS)。
  12. 如請求項10所述之振鈴抑制電路,其中,該第四控制元件係為一高壓N型金氧半場效電晶體(HV-NMOS)。
  13. 如請求項1所述之振鈴抑制電路,其中,該發射器模組係包括一控制訊號產生器,該控制訊號產生器係接收一發射資料訊號,並響應該發射資料訊號產生至少一第一控制訊號、至少一第二控制訊號及至少一第三控制訊號,其中該至少一第一控制訊號係傳送至該至少一第一電晶體以開啟該至少一第一電晶體,該至少一第二控制訊號係傳送至該至少一第二電晶體以開啟該至少一第二電晶體,該至少一第三控制訊號係傳送至該至少一第三電晶體以開啟該至少一第三電晶體。
  14. 如請求項1所述之振鈴抑制電路,其中,該發射器模組係包括一控制訊號產生器,該控制訊號產生器係接收一發射資料訊號,並響應該發射資料訊號產生至少一第四控制訊號、至少一第五控制訊號及至少一第六控制訊號,其中該至少一第四控制訊號係傳送至該至少一第四電晶體以開啟該至少一第四電晶體,該至少一第五控制訊號係傳送至該至少一第五電晶體以開啟該至少一第五電晶體,該至少一第六控制訊號係傳送至該至少一第六電晶體以開啟該至少一第六電晶體。
  15. 如請求項1所述之振鈴抑制電路,其中, 該CANL驅動電路係包括複數個該至少一第四電晶體,且該些第四電晶體係依序地被開啟,從而降低該CAN高位準訊號與該CAN低位準訊號之突波。
  16. 如請求項1所述之振鈴抑制電路,其中, 該CANL驅動電路係包括複數個該至少一第五電晶體,且該些第五電晶體係依序地被開啟,從而降低該CAN高位準訊號與該CAN低位準訊號之突波。
  17. 如請求項1所述之振鈴抑制電路,其中, 該CANL驅動電路係包括複數個該至少一第六電晶體,且該些第六電晶體係依序地被開啟,從而降低該CAN高位準訊號與該CAN低位準訊號之突波。
  18. 如請求項1所述之振鈴抑制電路,其中,該終端元件係為具有阻值為60歐姆的一電阻。
  19. 如請求項1所述之振鈴抑制電路,其中,該CAN高位準訊號與該CAN低位準訊號係被傳送至該控制器區域網路之一接收器模組,並由該接收器模組所接收,使該接收器模組係輸出不具有位元錯誤的一接收資料訊號。
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